(57)【要約】集積回路は、ネクサスと、第１、第２、第３、および第４の回路基板とを含む。第１および第２の回路基板のそれぞれは、ネクサスの対向する側に連結され、第３および第４の回路基板のそれぞれは、第２の回路基板の対向する側に連結される。集積回路は、第１、第２、第３および第４の回路基板およびネクサスが実質的に同一平面上にある、第１の開放構成と、前記第１、第２、第３および第４の回路基板と前記ネクサスとが互いに連結されて内部にキャビティを画定する、第２の構成との間で遷移可能である。  【選択図】図４Ａ
2019527924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネクサスと、
それぞれが、前記ネクサスの対向する側で、前記ネクサスに電気的および機械的に連結される、第１の回路基板および第２の回路基板と、
それぞれが、前記第２の回路基板の対向する側で、前記第２の回路基板に電気的および機械的に連結される、第３の回路基板および第４の回路基板と、
を備え、
前記第１、第２、第３および第４の回路基板および前記ネクサスが実質的に同一平面上にある、第１の開放構成と、前記第１、第２、第３および第４の回路基板と、前記ネクサスと、が互いに連結されて内部にキャビティを画定する、第２の構成との間で遷移可能である、集積回路。
【請求項２】
前記キャビティは、モータパックのモータアセンブリを受容するように構成される、請求項１に記載の集積回路。
【請求項３】
前記集積回路の前記第２の構成では、前記キャビティによって画定される縦軸は、前記ネクサスによって画定される平面を横切る、請求項２に記載の集積回路。
【請求項４】
前記ネクサス、前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、および前記第４の回路基板は、プリント回路基板である、請求項１に記載の集積回路。
【請求項５】
前記ネクサス、前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、または前記第４の回路基板の少なくとも１つは、これを通る少なくとも１つの通気孔を画定する、請求項１に記載の集積回路。
【請求項６】
前記ネクサス、前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、または前記第４の回路基板の少なくとも１つは、前記ネクサス、前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、または前記第４の回路基板を、ロボットアームの器具駆動部の少なくとも１つの電気部品に電気的に相互接続するように構成される、少なくとも１つの電気コネクタを含む、請求項１に記載の集積回路。
【請求項７】
前記第１の回路基板の近位端および前記第２の回路基板の近位端は、それぞれ、機械的および電気的に前記ネクサスと連結される、請求項１に記載の集積回路。
【請求項８】
前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、および前記第４の回路基板のそれぞれの遠位端は、器具駆動部のモータパックのモータアセンブリに選択的に、機械的および電気的に係合するように構成される、請求項７に記載の集積回路。
【請求項９】
前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、および前記第４の回路基板のそれぞれの前記遠位端は、前記モータアセンブリの遠位取付フランジに選択的に、機械的および電気的に係合するように構成される、請求項８に記載の集積回路。
【請求項１０】
ロボットアームに選択的に連結されるように構成される、器具駆動部ホルダと、
前記器具駆動部ホルダに選択的に連結可能な器具駆動部であって、前記器具駆動部ホルダと選択的に係合可能な筐体カバーと、モータパックであって、
それぞれがネクサスの対向する側に電気的かつ機械的に連結されている、第１の回路基板および第２の回路基板と、それぞれが前記第２の回路基板の対向する側に電気的かつ機械的に連結されている、第３の回路基板および第４の回路基板とを含む、集積回路と、
近位取付キャップと、拘束器と、遠位取付フランジと、少なくとも１つのモータと、を含み、前記近位取付キャップは、前記集積回路の前記ネクサス上にネスト可能であり、前記拘束器は、前記近位取付キャップ上にネスト可能である、モータアセンブリと、を含み、
前記集積回路は、前記第１、第２、第３および第４の回路基板および前記ネクサスが実質的に同一平面上にある、第１の開放構成と、前記第１、第２、第３および第４の回路基板と前記ネクサスとが互いに連結されて内部にキャビティを画定する、第２の構成との間で遷移可能である、モータパックと、
を含む、器具駆動部と、
を備える、器具駆動部。
【請求項１１】
前記集積回路の前記第２の構成では、前記キャビティによって画定される縦軸は、前記ネクサスによって画定される平面を横切る、請求項１０に記載の器具駆動部。
【請求項１２】
少なくとも１つの回路基板の遠位端は、前記モータアセンブリの前記遠位取付フランジ上に配置された対応するエラストマーアイソレータと選択的に、機械的および電気的に係合するように構成される、請求項１０に記載の器具駆動部。
【請求項１３】
前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、および前記第４の回路基板のそれぞれの遠位端は、前記モータアセンブリの前記遠位取付フランジ上に配置された少なくとも１つのエラストマーアイソレータを選択的に、機械的および電気的に係合するように構成される、請求項１０に記載の器具駆動部。
【請求項１４】
前記第１の回路基板の近位端および前記第２の回路基板の近位端は、それぞれ、機械的および電気的に前記ネクサスと連結される、請求項１０に記載の器具駆動部。
【請求項１５】
前記ネクサス、前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、および前記第４の回路基板は、プリント回路基板である、請求項１０に記載の器具駆動部。
【請求項１６】
前記ネクサス、前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、または前記第４の回路基板の少なくとも１つは、これを通る少なくとも１つの通気孔を画定する、請求項１０に記載の器具駆動部。
【請求項１７】
前記ネクサス、前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、または前記第４の回路基板の少なくとも１つは、前記ネクサス、前記第１の回路基板、前記第２の回路基板、前記第３の回路基板、または前記第４の回路基板を、前記器具駆動部の少なくとも１つの電気部品に電気的に相互接続するように構成される、少なくとも１つの電気コネクタを含む、請求項１０に記載の器具駆動部。
【請求項１８】
モータアセンブリと、
集積回路であって、
ネクサスと、
第１および第２の細長い回路基板であって、前記ネクサスと前記第１および第２の回路基板とが実質的に同一平面上にある、第１の構成と、前記ネクサスと前記第１および第２の回路基板とが協働して三次元形状をとることにより、モータアセンブリを受容するように構成されるキャビティを画定する、第２の構成との間で、前記ネクサスに旋回可能に連結された、第１および第２の細長い回路基板と、
を含む、集積回路と、
を備える、器具駆動部。
【請求項１９】
前記集積回路は、前記第２の回路基板に電気的および機械的に連結され、前記第２の回路基板と平行に設けられた第３および第４の細長い回路基板をさらに含む、請求項１８に記載の器具駆動部。
【請求項２０】
前記第１の構成では、前記第３および第４の回路基板のそれぞれの近位端は前記ネクサスに接続されず、前記第２の構成では、前記第３および第４の回路基板のそれぞれの前記近位端は前記ネクサスに接続される、請求項１９に記載の器具駆動部。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１６年５月２６日に出願された米国仮出願第６２／３４２，００３号の利益および優先権を主張し、その全体的な内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
ロボット外科手術システムは、最小侵襲性医療処置において使用されている。いくつかのロボット外科手術システムは、外科手術ロボットアームおよび外科手術器具を支持するコンソールを含み、そのロボットアームに搭載される少なくとも１つのエンドエフェクタ（例えば、鉗子または把持具）を含む。ロボットアームは、外科手術器具の動作および動作のために、外科手術器具に機械動力を与える。
【０００３】
手動操作の外科手術器具は、外科手術器具の機能を作動させるためのハンドルアセンブリを含むことが多い。しかし、ロボット外科手術システムを使用する場合、ハンドルアセンブリは、通常、エンドエフェクタの機能を作動させるために存在していない。したがって、ロボット外科手術システムとともにそれぞれの固有の外科手術器具を使用するために、器具駆動部を使用し、選択された外科手術器具と接続して外科手術器具を動作させる。
【０００４】
器具駆動部は、モータパックおよび対応する制御回路等のいくつかの内部構成部品を含む。器具駆動部の複雑な設計の結果として、堅牢で耐久性のあるアセンブリを提供しつつ、内部構成部品およびアセンブリ全体の迅速な製造、組立、および検査、ならびに熱放散の促進を提供する、省スペースの内部構成部品が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によれば、集積回路が提供される。集積回路は、ネクサスと、第１、第２、第３、および第４の回路基板とを含む。第１および第２の回路基板のそれぞれは、ネクサスの対向する側で、ネクサスに電気的および機械的に連結される。第３および第４の回路基板のそれぞれは、第１の回路基板の対向する側で、第１の回路基板に電気的および機械的に連結される。集積回路は、第１、第２、第３および第４の回路基板およびネクサスが実質的に同一平面上にある、第１の開放構成と、前記第１、第２、第３および第４の回路基板と前記ネクサスとが互いに連結されて内部にキャビティを画定する、第２の構成との間で遷移可能である。
【０００６】
一実施形態では、キャビティは、モータパックのモータアセンブリを受容するように構成される。集積回路の第２の構成では、キャビティによって画定される縦軸は、ネクサスによって画定される平面を横切ってもよいことが企図される。ネクサス、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、および第４の回路基板は、プリント回路基板であってもよいことがさらに想定される。さらにまた、ネクサス、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、または第４の回路基板の少なくとも１つは、これを通る少なくとも１つの通気孔を画定してもよい。
【０００７】
さらなる実施形態では、ネクサス、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、または第４の回路基板の少なくとも１つは、ネクサス、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、または第４の回路基板を器具駆動部の電気部品に電気的に相互接続するように構成される少なくとも１つの電気コネクタを含んでもよい。さらにまた、一実施形態では、第１の回路基板の近位端および第２の回路基板の近位端は、それぞれ、機械的および電気的にネクサスと連結されてもよい。
【０００８】
第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、および第４の回路基板のそれぞれの遠位端は、器具駆動部のモータパックのモータアセンブリに選択的に、機械的および電気的に係合するように構成されてもよいことがさらに想定される。また、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、および第４の回路基板のそれぞれの遠位端は、モータアセンブリの遠位取付フランジに選択的に、機械的および電気的に係合するように構成されてもよい。
【０００９】
本開示の別の実施形態では、器具駆動部ホルダと器具駆動部とを含む、器具駆動部が提供される。器具駆動部ホルダは、ロボットアームに選択的に連結されるように構成される。器具駆動部は、器具駆動部ホルダに選択的に連結可能である。器具駆動部は、器具駆動部ホルダと選択的に係合可能な筐体カバーと、モータパックとを含む。モータパックは、集積回路とモータアセンブリとを含む。集積回路は、それぞれがネクサスの対向する側に電気的かつ機械的に連結されている、第１の回路基板および第２の回路基板と、それぞれが第１の回路基板の対向する側に電気的かつ機械的に連結されている、第３の回路基板および第４の回路基板とを含む。モータアセンブリは、近位取付キャップと、拘束器と、遠位取付フランジと、少なくとも１つのモータとを含む。近位取付キャップは、集積回路のネクサス上にネスト可能であり、拘束器は、近位取付キャップ上にネスト可能である。
【００１０】
集積回路は、第１、第２、第３および第４の回路基板およびネクサスが実質的に同一平面上にある第１の開放構成と、前記第１、第２、第３および第４の回路基板と前記ネクサスとが互いに連結されて内部にキャビティを画定する第２の構成との間で遷移可能である。
【００１１】
一実施形態では、集積回路の第２の構成では、キャビティによって画定される縦軸は、ネクサスによって画定される平面を横切ってもよいことが企図される。さらなる実施形態では、少なくとも１つの回路基板の遠位端は、モータアセンブリの遠位取付フランジ上に配置された対応するエラストマーアイソレータと選択的に、機械的および電気的に係合するように構成されてもよい。
【００１２】
さらに別の実施形態では、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、および第４の回路基板のそれぞれの遠位端が、モータアセンブリの遠位取付フランジ上に配置された第１、第２、第３、および第４のエラストマーアイソレータを選択的に、機械的および電気的に係合するように構成されてもよい。
【００１３】
さらなる実施形態では、第１の回路基板の近位端および第２の回路基板の近位端は、それぞれ、機械的および電気的にネクサスと連結されてもよい。また、ネクサス、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、および第４の回路基板は、プリント回路基板であってもよい。さらにまた、一実施形態では、ネクサス、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、または第４の回路基板の少なくとも１つは、これを通る少なくとも１つの通気孔を画定してもよい。
【００１４】
一実施形態では、ネクサス、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、または第４の回路基板の少なくとも１つは、ネクサス、第１の回路基板、第２の回路基板、第３の回路基板、または第４の回路基板を器具駆動部の電気部品に電気的に相互接続するように構成される少なくとも１つの電気コネクタを含んでもよい。
【００１５】
本開示のさらに別の態様では、器具駆動部が提供され、モータアセンブリと、集積回路とを含む。集積回路は、ネクサスと、第１の構成と第２の構成との間でネクサスに旋回可能に連結された第１および第２の細長い回路基板とを含み、第１の構成では、ネクサスと第１および第２の回路基板とは実質的に同一平面上にあり、第２の構成では、ネクサスと第１および第２の回路基板とが協働して三次元形状をとることにより、モータアセンブリを受容するように構成されるキャビティを画定する。
【００１６】
いくつかの実施形態では、集積回路は、第２の回路基板に電気的および機械的に連結され、第２の回路基板と平行に設けられた第３および第４の細長い回路基板をさらに含んでもよい。第１の構成では、第３および第４の回路基板のそれぞれの近位端はネクサスに接続されていなくてもよく、第２の構成では、第３および第４の回路基板のそれぞれの近位端はネクサスに接続されていてもよい。
【００１７】
本開示の実施形態は、添付の図面を参照して本明細書で説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本開示による外科手術アセンブリを含むロボット外科手術システムの概略図である。
【００１９】
【図２】図２は、ＩＤＵホルダを含む、図１のロボット外科手術アセンブリのロボットアームの正面斜視図である。
【００２０】
【図３】図３は、器具駆動部およびそれに連結された外科手術器具を有する、図２のロボット外科手術アセンブリのＩＤＵホルダの正面斜視図である。
【００２１】
【図４Ａ】図４Ａは、第２の構成の集積回路を有し、モータアセンブリから分離された、図３の器具駆動部のモータパックの例示的な実施形態の側面斜視図である。
【００２２】
【図４Ｂ】第２の構成の集積回路を有し、モータアセンブリに組み付けられた、図４Ａの器具駆動部のモータパックの側面斜視図である。
【００２３】
【図４Ｃ】図４Ｃは、第２の構成の集積回路を有し、モータアセンブリから分離された、本開示による図３の器具駆動部のモータパックのさらなる例示的な実施形態の側面斜視図である。
【００２４】
【図５】図５は、第１の構成の集積回路を有する、図３の器具駆動部のモータパックの集積回路の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下で詳細に説明されるように、本開示の実施形態は、外科手術ロボットアームに取り付けられるように構成される外科手術アセンブリを説明する。外科手術アセンブリは、外科手術器具を動作させるための器具駆動部を駆動するために利用されるモータパック、より具体的には、特定の製造および組立構成を有するモータパックの集積回路を含み、その方法は、図面を参照して詳細に説明されているが、いくつかの図面のそれぞれにおいて、同様の参照符号は同一または対応する要素を示す。本明細書中で使用される用語「遠位」は、患者により近いロボット外科手術システム、外科手術アセンブリ、またはその部品の部分を指し、用語「近位」は、患者からより遠いロボット外科手術システム、外科手術アセンブリ、またはその部品の部分を指す。
【００２６】
最初に図１および図２を参照すると、例えばロボット外科手術システム１等の外科手術システムは、一般に、器具駆動部（以下、「ＩＤＵ」）１００と、それに取り外し可能に取り付けられた外科手術器具または電気機械器具１０とを有する複数の外科手術ロボットアーム２，３と、制御装置４と、制御装置４と連結される操作コンソール５とを含む。
【００２７】
操作コンソール５は、三次元画像を特に表示するように設定された表示装置６と、例えば外科医等の人（図示せず）がロボットアーム２，３を遠隔操作することができる手動入力装置７，８とを含む。ロボットアーム２，３のそれぞれは、継手を通して接続された複数の部材から構成されてもよい。ロボットアーム２，３は、制御装置４に接続された電気駆動装置（図示せず）によって駆動されてもよい。ロボットアーム２，３と、ＩＤＵ１００と、したがって電気機械器具１０とが、手動入力装置７，８によって画定される移動に基づいて所望の移動を実行するように、制御装置４（例えばコンピュータ）は、特にコンピュータプログラムによって駆動装置を起動させるように設定される。制御装置４はまた、ロボットアーム２，３および／または駆動装置の移動を制御するように設定されてもよい。
【００２８】
ロボット外科手術システム１は、外科手術器具、例えば電気機械器具１０によって最小侵襲性方法で治療するために、手術台「ＳＴ」に横たわる患者「Ｐ」に対して使用するように構成される。ロボット外科手術システム１は任意の数のロボットアーム２，３を含んでもよく、追加のロボットアームは同様に、制御装置４に接続され、操作コンソール５によって遠隔操作可能である。外科手術器具、例えば電気機械外科手術器具１０（電気機械エンドエフェクタ（図示せず）を含む）も、追加のロボットアームに取り付けられてもよい。
【００２９】
制御装置４は、複数のモータ、例えば各モータが複数の方向へのロボットアーム２，３を動かすように構成されるモータ（モータ１…ｎ）を制御してもよい。さらに、制御装置４は、ＩＤＵ１００のモータパック１２２（図３〜図４Ｃ）を制御して外科手術器具１０に様々な動作をさせてもよく、ＩＤＵ１００のモータパック１２２の回転を制御して、最終的に外科手術器具１０をＩＤＵ１００の縦軸「Ｘ」（図３）に沿って回転させてもよい。実施形態では、モータパック１２２の各モータは、駆動ロッドまたはレバーアームを作動させることにより、電気機械器具１０の各電気機械エンドエフェクタ（図示せず）を操作および／または動作させるように構成することができる。
【００３０】
ロボット外科手術システムの構成および動作についての詳細な説明については、その全体的な内容が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第８，８２８，０２３号および米国特許出願第６２／３４１，７０１号を参照してもよい。
【００３１】
引き続き図１〜図３を参照すると、ロボット外科手術システム１は、外科手術アセンブリ３０を含み、外科手術アセンブリ３０は、ロボットアーム２とともに連結されるまたはロボットアーム２に連結される器具駆動部ホルダ１０２（以下、「ＩＤＵホルダ」）を含み、ＩＤＵ１００はＩＤＵホルダ１０２に連結可能であり、外科手術器具１０はＩＤＵ１００に連結可能である。外科手術アセンブリ３０のＩＤＵホルダ１０２は、ＩＤＵ１００と外科手術器具１０とを保持し、ＩＤＵ１００をロボットアーム２に操作可能に連結する。ＩＤＵホルダ１０２は、インタフェースパネルまたは運搬部１０４と、運搬部１０４の端部から垂直に延在する外側筐体部１０８とを含む。運搬部１０４は、制御装置４から制御および動力を受け取るモータ「Ｍ」を支持または収容する。運搬部１０４は、ロボットアーム２のレール４０上に摺動可能に取り付けられ、モータ駆動のチェーンまたはベルト（図示せず）等を介してレール４０に沿って移動してもよい。ＩＤＵ１００は、ＩＤＵホルダ１０の運搬部１０４に回転不能に連結可能であり、したがって、ロボットアーム２のレール４０に沿って、運搬部１０４に付随して摺動する。
【００３２】
ＩＤＵホルダ１０２の外側筐体部１０８は、ＩＤＵ１００のモータパック１２２の遠位端１２２ｂ（図４Ａ〜図４Ｃ）を受容するように構成される、この外側筐体部１０８を通る通路（図示せず）を画定する。このように、ＩＤＵ１００がＩＤＵホルダ１０２に取り付けられると、ＩＤＵ１００は運搬部１０４に回転不能に接続され、ＩＤＵ１００のモータパック１２２の遠位端１２２ｂはＩＤＵホルダ１０２の外側筐体部１０８の通路内に回転可能に受容される。
【００３３】
ＩＤＵホルダ１０２は、運搬部１０４内に配置された制御回路１０９をさらに含む。制御回路１０９はモータ「Ｍ」と通信してモータ「Ｍ」の動作を制御する。モータ「Ｍ」は、ＩＤＵ１００のモータパック１２２に操作可能に連結され、ＩＤＵ１００の縦軸「Ｘ」の周りでモータパック１２２を回転させるように構成される。いくつかの実施形態では、制御回路１０９は、外科手術アセンブリ３０の任意の部品内に配置されてもよい。
【００３４】
ＩＤＵ１００は、そのモータから、外科手術器具１０（図２）の従動部材（図示せず）に動力および作動力を伝達し、最終的に外科手術器具１０のエンドエフェクタ（図示せず）の部品の移動、例えばナイフ刃（図示せず）の動きおよび／またはエンドエフェクタの顎部材（図示せず）の閉鎖および開放を駆動する。
【００３５】
図３〜図４Ｃを参照すると、ＩＤＵ１００（図３）の筐体カバー１１２をＩＤＵホルダ１０２の運搬部１０４に選択的に係合させ、ＩＤＵ１００および運搬部１０４の内部構成部品を包み、覆い、保護してもよい。ＩＤＵ１００の筐体カバー１１２は、ほぼ筒状の構成を有してもよいが、いくつかの実施形態では、筐体カバー１１２は、例えば正方形の構成、三角形の構成、細長い構成、湾曲した構成、半円筒形の構成等の、様々な構成をとってもよい。筐体カバー１１２は、ＩＤＵ１００の部品に電力およびデータを転送するモータアセンブリ２００を含むＩＤＵ１００の様々な部品を保護または遮蔽する。
【００３６】
図３〜図４Ｃを参照すると、ＩＤＵ１００のモータパック１２２は、例示的なモータアセンブリ２００および集積回路３００を含む。モータパック１２２は、モータアセンブリ２００に支持される任意の数のモータ１５０を含んでもよいことが想定されている。モータ１５０は、各駆動シャフト（図示せず）が全て互いに平行であり、全てが共通の方向に延在するように、長方形に配置されてもよいことがさらに想定されている。各モータ１５０の駆動シャフトは、外科手術器具１０の被駆動シャフトを独立して作動させるために、外科手術器具１０の各被駆動シャフトと操作可能に接続してもよい。
【００３７】
本明細書に示す例示的な実施形態では、モータパック１２２は、モータアセンブリ２００に支持された４つのモータ１５０を含む。モータアセンブリ２００は、その遠位端２０２に配置された遠位取付フランジ２１０と、その近位端２０４に配置された近位取付構造またはフレーム２２０とを含んでもよい。近位取付構造２２０は、４つの支柱２０４ａ〜２０４ｄの間に跨る４つのストラット２２０ａ〜２２０ｄを含み、近位取付構造２２０は、モータアセンブリ２００の近位端２０４を画定する。４つの支柱２０４ａ〜２０４ｄが本明細書に示され説明されているが、任意の数の支柱が必要に応じて設けられてもよいことが企図される。また、支柱２０４ａ〜２０４ｄは本明細書では長方形の構成に配置され示されているが、任意の構成が企図され、本開示の範囲内にあることを理解されたい。
【００３８】
モータアセンブリ２００の近位取付構造またはフレーム２２０および遠位取付フランジ２１０は、集積回路３００を解放可能に支持するように構成される。より具体的には、以下に説明するように、モータアセンブリ２００および集積回路３００は、ともに入れ子状になり、集積回路３００がモータアセンブリ２００の一部の周りに配置され、モータアセンブリ２００は、集積回路３００によって画定されたキャビティ３１０内に受容されるように構成される。このような構成では、モータアセンブリ２００および集積回路３００が組み立てられてモータパック１２２を形成すると、モータパック１２２は小型のサイズを維持する。
【００３９】
図４Ｃを参照すると、遠位取付フランジ２１０と、近位取付キャップ２５０と、拘束器２６０とを含む、モータアセンブリ２０１の別の例示的な実施形態が示されている。近位取付キャップ２５０は、集積回路３００の上に位置して入れ子状になるように構成され、支柱２０４ａ〜２０４ｄにそれぞれ対応するように構成される４つの係合領域２５２ａ〜２５２ｄを含む。拘束器２６０は、近位取付キャップ２５０および集積回路３００の上に位置して入れ子状になるように構成され、少なくとも１つのクリップ機構２６２は、近位取付キャップ２５０の少なくとも１つの壁２５４に選択的に係合する。一実施形態では、ねじ２６４が拘束器２６０の各ねじ穴２６６ａ〜２６６ｄおよび各係合領域２５２ａ〜２５２ｄを通過し、各支柱２０４ａ〜２０４ｄに螺合することにより、拘束器２６０および近位取付キャップ２５０を支柱２０４ａ〜２０４ｄに固定する。モータアセンブリ２００，２０１は、集積回路３００およびロボット外科手術システム１に関して同様に動作し、相違点および特異性が本明細書において記載されていることを理解されたい。
【００４０】
集積回路３００は、複数の壁または回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよびネクサスまたはハブ３３０（図４Ａ）を含み、各回路基板３２０ａ〜３２０ｄは、直接または間接的にネクサス３３０に連結される。図５に示すように、ネクサス３３０は、その第１の側面３３１ａ上で第１の回路基板３２０ａに連結され、その第２の側面３３１ｂ上で第２の回路基板３２０ｂに連結される。集積回路３００は、第２の回路基板３２０ｂの対向する側に連結された第３の回路基板３２０ｃおよび第４の回路基板３２０ｄを含む。集積回路３００の回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよびネクサス３３０は、任意の数の構造的組み合わせで構成されてもよく、例えば、並んで連結された第１、第２、第３および第４の回路基板３２０ａ〜３２０ｄにおいて、第１、第２、第３または第４の回路基板３２０ａ〜３２０ｄのうちの１つは、ネクサス３３０の第１、第２、第３または第４の側面３３１ａ〜３３１ｄの一方の側にさらに連結されるように構成されてもよいことを理解されたい。別の例示的な実施形態において、第１および第３の回路基板３２０ａ、３２０ｃは、ネクサス３３０の第１および第３の側面３３１ａ、３３１ｃに連結され、第２および第４の回路基板３２０ｂ、３２０ｄは、ネクサス３３０の第２および第４の側面３３１ｂ、３３１ｄに連結されてもよい。第２の回路基板３２０ｂは電気ノイズが低いのに対し、第３および第４の回路基板３２０ｃ、３２０ｄは電気ノイズが比較的高い。
【００４１】
集積回路３００の各回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよびネクサス３３０は、それぞれ剛性構造を有するプリント回路基板アセンブリ（「ＰＣＢＡ」）を含むことが想定されている。さらに、集積回路３００の回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよびネクサス３３０は、回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよびネクサス３３０がフレキシブルに連結されるように、少なくとも１つの一体型フレックス回路３５０を介して互いに機械的および電気的に連結されてもよい。回路基板３２０ａ〜３２０ｄとネクサス３３０との間での一体型フレックス回路３５０の使用は、集積回路３００が様々な幾何学的構成の間で遷移可能であるように、ＰＣＢ折り紙（ＰＣＢ  ｏｒｉｇａｍｉ）を使用して集積回路３００が製造されることを可能にする。一実施形態では、一体型フレックス回路３５０は、回路基板３２０ａ〜３２０ｄとネクサス３３０とを相互接続する複数のフレックス回路、電気コネクタ、またはリボンケーブルを含んでもよいことが企図される。
【００４２】
より具体的には、集積回路３００が第１のほぼ平面の開放構成（図６）と第２の三次元構成（図４Ａおよび４Ｂ）との間で遷移可能であるように、回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよびネクサス３３０は、製造時に一体型フレックス回路３５０の周りで互いに対して屈曲してもよい。集積回路３００が第１および第２の構成の間で遷移すると、集積回路３００は、本明細書で論じるように、有利な構成を達成するためにＰＣＢ折り紙を使用することを理解されたい。例示的な実施形態として、第２の構成では、回路基板３２０ａ〜３２０ｄはキャビティ３１０を画定する長方形の構造を形成し、キャビティ３１０はモータアセンブリ２００を受容するように構成されてもよい。集積回路３００の第２の構成では、キャビティ３１０によって画定される縦軸「Ｉ」（図４Ａ）は、ネクサス３３０によって画定される平面を横切ってもよいことがさらに想定されている。いくつかの実施形態では、一体型フレックス回路３５０は、固定されているが可撓性である形状に予め形成されるか、またはヒンジとして構成されてもよい。
【００４３】
第２の構成（図４Ａ〜図４Ｃ）の集積回路３００では、少なくとも１つの回路基板３２０ａ〜３２０ｄの遠位端３２２ａ〜３２２ｄ（図５）は、モータアセンブリ２００の遠位取付フランジ２１０上に配置された各エラストマーアイソレータ２１２と係合可能であってもよい。集積回路３００が第２の構成にあるときに、遠位取付フランジ２１０に対する任意の所望の半径方向位置に１つ以上のエラストマーアイソレータ２１２を配置し、所与の回路基板３２０ａ〜３２０ｄの遠位端３２２ａ〜３２２ｄを収容してもよいことを理解されたい。エラストマーアイソレータ２１２は、集積回路３００を、例えばモータアセンブリ２００、内側シェル１２０、ＩＤＵ１００、ロボットアーム２、および／またはロボット外科手術システム１等の、より大きな電気機械アセンブリと相互接続するように構成されてもよいことがさらに想定されている。
【００４４】
集積回路３００は、外科手術システム１の制御装置４からＩＤＵ１００の様々な電気部品に制御信号を伝達する。例えば、集積回路３００は、様々なモータ、トルクセンサ、加速度計、温度センサ、圧力センサ、位置センサ、視覚インジケータ（例えばＬＥＤ）、またはＩＤＵ１００の任意の他の好適な電気部品に、電気的および機械的に連結してもよい。集積回路３００は、ＩＤＵ１００に取り付けられた外科手術器具の種類を識別するためのＲＦＩＤ等を含んでもよい。さらに、第１のプリント回路基板３２０ａは、ＩＤＵ１００および／または外科手術器具１０の電気部品に対応するデータを、ネクサス３３０を介して第２のプリント回路基板３２０ｂに転送する。さらに、または代替的に、第２のプリント回路基板３２０ｂは、ＩＤＵ１００および／または外科手術器具１００の電気部品に対応するデータを、ネクサス３３０を介して第１のプリント回路基板３２０ａに転送してもよい。第３および第４の回路基板３２０ｃ、３２０ｄは、ＩＤＵ１００および／または外科手術器具１０の様々な電気部品に電力を供給するために、電力をネクサス３３０に伝達する。したがって、第２の回路基板３２０ｂはマイクロプロセッサ基板として構成され、第３および第４の回路基板３２０ｃ、３２０ｄはモータおよびセンサ基板として構成される。ネクサス３３０は、電力を受信して調整するように構成される。第１の回路基板３２０ａは、最終的には外科手術器具１０に連結し、外科手術器具１０の様々な電気部品によって収集されたデータを受信する。第１の回路基板３２０ａは、その中間部分を横切って延在する絶縁バリアを有することが企図される。
【００４５】
一体型フレックス回路またはリボンケーブル３５０を組み込んだ集積回路３００は、製造および組立を容易にするだけでなく、さらに、回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよびネクサス３３０の機械的および電気的連結を改善する。一体型フレックス回路３５０を組み込んだ集積回路３００は、フレックスリボン用の相互接続はんだピン領域およびそれらに付随する部品のための専用の空間を確保する必要性を低減することを理解されたい。このように、集積回路３００の作業領域が増加し、はんだ付けおよび検査手順を削減することによって、組立プロセスが迅速化され、簡素化される。さらにまた、一体型フレックス回路３５０を利用することによって、複数のコネクタを使用する必要がなくなり、そのため回路基板３２０ａ〜３２０ｄ、ネクサス３３０、およびそれに連結された付属電気部品間に、最適な、低抵抗で離散的な通信および動力伝達経路を提供する。
【００４６】
引き続き図４Ａ〜図５を参照すると、集積回路３００は、各回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよび／またはネクサス３３０の厚みを通って延在する複数の通気孔３０５を含んでもよいことがさらに想定されている。通気孔３０５は、モータパック１２２の集積回路３００および／またはモータアセンブリ２００によって生成された熱を換気および放散する。通気孔３０５は、集積回路３００および／またはモータアセンブリ２００がより冷却され得るように、流体（例えば空気）が流れてもよい通路を提供する。通気孔３０５は、ＩＤＵ１００により負圧を生成することを可能にすることによって、手術野の無菌性を促進および／または維持してもよいことがさらに想定されている。
【００４７】
集積回路３００は、回路基板３２０ａ〜３２０ｄおよび／またはネクサス３３０の少なくとも１つに配置された、１つ以上の電力および／または電気コネクタ「Ｃ」をさらに含んでもよい。コネクタ「Ｃ」は、例えば有線または無線コネクタ、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）、近距離通信（ＮＦＣ）、ＺｉｇＢｅｅ等の、電気および／または電気機械部品間で、電力および／またはデータを送信および／または転送するための、当分野で知られている任意の手段を表してもよい。コネクタ「Ｃ」は、集積回路３００を、例えばモータアセンブリ２００、内側シェル１２０、ＩＤＵ１００、ロボットアーム２、および／またはロボット外科手術システム１等の、より大きな電気機械アセンブリと相互接続するように構成されてもよいことが想定されている。
【００４８】
図３〜図５を参照して、モータパック１２２およびＩＤＵ１００の例示的なアセンブリについて簡単に説明する。集積回路３００は、第１の平面構成（図５）で製造されてもよい。モータパック１２２の組立中、集積回路３００のＰＣＢ折り紙により、集積回路３００が一体型フレックス回路３５０に沿って第２の三次元構成となるように折り畳まれ、回路基板３２０ａ〜３２０ｄによってキャビティ３１０が画定されることが容易となる。モータパック１２２のモータアセンブリ２００は、集積回路３００のネクサス３３０が、近位取付構造２２０に接近するように、および／もしくは近位取付構造２２０によって支持されるように、キャビティ３１０内に挿入可能であり、または代替的には、モータアセンブリ２０１の近位取付キャップ２５０がネクサス３３０上にネストされ、拘束器２６０が近位取付キャップ２５０にネストされ、集積回路３００の回路基板３２０ａ〜３２０ｄの遠位端３２２ａ〜３２２ｄが、遠位取付フランジ２１０のエラストマーアイソレータ２１２と連結される。組立および連結された集積回路３００およびモータアセンブリ２００またはモータアセンブリ２０１は、ＩＤＵ１００のモータパック１２２を構成する。モータパック１２２は、ＩＤＵホルダ１０２の運搬部１０４と係合しているＩＤＵ１００と係合してもよい。ＩＤＵ１００の筐体カバー１１２は、上述のようにモータパック１２２およびＩＤＵ１００を収容する運搬部１０４と係合してもよく、したがってＩＤＵ１００はロボットアーム２と連結される。
【００４９】
当業者は、本明細書において具体的に説明され、添付の図面に示される構造および方法は、非限定的な例示的な実施形態であり、説明、開示および図面は特定の実施形態の単なる例示として解釈されるべきであることを理解するであろう。したがって、本開示は説明された厳密な実施形態に限定されず、本開示の範囲または精神から逸脱することなく、当業者によって様々な他の変更および修正がなされてもよいことが理解されるべきである。さらに、特定の実施形態に関連して示されまたは説明された要素および特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく特定の他の実施形態の要素および特徴と組み合わせられてもよく、そのような変更および変形もまた、本開示の範囲に含まれる。したがって、本開示の主題は、具体的に示され説明されたものによって限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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